JP3486402B2 - 印刷機の湿し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフセット印刷機
の版面の非画線部形成に使用される水分を供給する湿し
装置に関し、更に詳しくは、インクジェットプリンタと
同じ原理で超音波振動子の振動により水滴を吐出させる
湿し装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オフセット印刷機の歴史は古く、そのキ
ーコンポーネントである湿し装置は、画質を始め様々な
要求を満たすべく、数多くの改良が繰り返されてきた。
現在使用されている湿し装置としても、ローラ給水方
式，ブラシ方式，回転円盤方式，スプレー方式（一流体
及び二流体）等様々なものがあり、それぞれ一長一短が
ある。

【０００３】例えば新聞輪転機によく用いられているス
プレー方式では、１個のスプレーから出る水量が扇型分
布である上、スプレーの個体差や経時変化があるため水
膜均一性が悪いという不具合があり、その調整に大きな
労力が費やされている。また、水膜均一性の外にも、画
線率に応じた水量制御を始め、画質，メンテナンス，コ
スト等の面で現行方式は改良すべき点が多く、解決に向
けた研究がなされている。

【０００４】その一つとして、インクジェットプリンタ
と同じ原理を用いた湿し装置の提案もなされている（特
開昭６０−１４７３３９号公報）。図６はかかる公報に
て提案されたウォータジェット装置を用いた従来の湿し
装置の水滴吐出部の原理を示す模式的な構成図である。
図６に湿すように、かかるこの湿し装置は、湿し水を貯
留する湿し水タンク１１と、湿し水タンク１１からの湿
し水を加圧する加圧用ポンプ１２と、加圧用ポンプ１２
から加圧供給された湿し水を噴射口１３ａから版胴（ロ
ーラ）１上の印刷版２に噴射するウォータジェットノズ
ル１３と、このウォータジェットノズル１３に付設され
た超音波振動子１４と、ウォータジェットノズル１３よ
りも版胴１側で噴射口１３ａに接近するように配置され
た帯電電極１５と、帯電電極１５よりもさらに版胴１側
に配置された偏向電極１６と、超音波を発信し超音波振
動子１４に供給する超音波発信機１７と、帯電信号を発
生して帯電電極１５に供給する帯電信号発生器１８と、
噴射口１３ａからの噴射方向に配置されたガーター１９
とをそなえている。

【０００５】そして、超音波振動子１４により噴射口１
３ａから吐出させた水滴に帯電電極１５で選択的に帯電
を施し、偏向電極１６で水滴の進行方向を制御する。即
ち、帯電を施さなかった水滴は直進し、ガーター１９に
ぶつかって版胴１側には進まない。これに対し、帯電を
施した水滴は偏向されガーター１９を避けて版胴１側に
進んで、印刷版２に付着する。

【０００６】このようにして、必要なときだけ版胴（ロ
ーラ）１側に水滴を供給し、画線率に応じた幅方向水量
制御をしようというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のウォータジェット装置を用いた湿し装置では、仮
にマルチ化して複数個のヘッドに１個の帯電電極１５を
設けた場合でも、多数の帯電電極及び高電圧電源が必要
になる。帯電には通常高価な高電圧電源が必要であるた
め、高電圧電源のコストだけでも膨大なものになり、合
理的な装置価格で提供するのは困難であるのが実情であ
る。

【０００８】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、インクジェットプリンタと同じ原理を用いながら
膨大なコストを要することなく装置を構成することがで
きるようにした、印刷機の湿し装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の印刷
機の湿し装置は、版胴に向けて複数併設され該版胴に水
滴を吐出する水滴吐出ユニットをそなえ、該水滴吐出ユ
ニットは、超音波を発進する超音波振動子と、該超音波
振動子に接続されて超音波の半波長に相当する長さを有
し音波を伝達するホーンと、該ホーン中央近傍の音波の
節に相当する部分に接続されるとともに、音波の腹に相
当する部分の近傍に複数個の吐出穴をそなえ、水を充填
されたチャンバとを有し、該ホーン先端の音波の腹に当
たる部分を直接水に接触させて振動を伝え、該吐出穴か
ら水滴を吐出させることを特徴としている。

【００１０】上記の振動の腹となるホーン先端部と吐出
穴との距離は５ｍｍ以下であることが好ましい。該ホー
ン先端部の形状は、二辺が該吐出穴の並びに平行な矩形
状であることが好ましい。或いは、該ホーン先端部の形
状が、二辺が該吐出穴の並びに平行な矩形状であるとと
もに、該吐出穴の並びに平行な方向の端が該チャンバに
接触していることが好ましい。

【００１１】また該超音波振動子を駆動する駆動電源と
該超音波振動子との間に、可変抵抗器が介装されている
ことが好ましい。さらに、上記の複数の水滴吐出ユニッ
トの各超音波振動子を単数の駆動用電源で駆動すること
が好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態
を説明すると、図１〜図３は本発明の第１実施形態とし
ての印刷機の湿し装置を示すもので、図１はその水滴吐
出ユニットの構造を示す模式的な図、図２はその湿し装
置の主要部の構成を示す模式的な平面図、図３はその水
滴吐出ユニットによる水量分布を示す図である。

【００１３】まず、この水滴吐出ユニットによる水滴吐
出原理を説明すると、音波は振動のない節と、最大振幅
で振動する腹とが半周期毎に現れる。超音波振動子の節
の部分には電極等があり、他の構造物と接続できないの
で、超音波振動子の先端の振動の腹に当たる部分に超音
波の半波長の長さのホーン（音波を伝達する導波管）を
接続する。これによって、ホーンの先端も振動の激しい
腹になり、ホーンの中央部が振動のない節になる。

【００１４】そして、このホーンの中央部の節の部分
に、水滴を吐出させるための多数の吐出穴を有するとと
もに水が充填されたチャンバに接続する。なお、吐出穴
はチャンバ端部のホーンの先端が位置する部分（すなわ
ち、音波が最大振幅で振動する腹の部分）の近傍に配設
される。こうすれば振動は殆どチャンバに伝わらずにホ
ーンの先端部近傍の吐出穴に伝えられるため、ホーン先
端近傍の吐出穴から水滴を吐出させるエネルギ変換効率
は高くなり、高効率で水滴吐出が行なわれることにな
る。

【００１５】そこで、この湿し装置にかかる水滴吐出ユ
ニット２０は、図１に示すように、超音波振動子２１
と、超音波振動子２１先端の振動の腹に当たる部分に接
続されて超音波の半波長の長さを有するホーン２２と、
ホーン２２中央部の振動の節にあたる部分に接続される
とともに水が充填されたチャンバ２３と、チャンバ２３
端部のホーン２２の先端が位置する振動の腹に当たる部
分の近傍に配置されて形成されたの多数の吐出穴４４と
を備えている。

【００１６】ここで、ホーン２２の形状は角柱状（横断
面が矩形）になっている。このホーン２２には、例えば
ステンレス製のものを用いることができる。また、吐出
穴は０．５ｍｍ厚のステンレス板に０．２ｍｍの穴を直
線状に１ｍｍ間隔で空けたものとする。また、チャンバ
２３の中の吐出穴２４が空けられている部分の長さは４
０ｍｍとする。さらに、超音波振動子２１には、例えば
許容入力パワー５５ＷのＥ２４５２８Ｉ（日本特殊陶業
(株)製）を使用する。

【００１７】そして、このような水滴吐出ユニット２０
は、図２に示すように、版胴（ロール）１の母線方向に
多数並んで設置される。各超音波振動子２１を駆動する
駆動電源として高速電力増幅器２６，ファンクションジ
ェネレータ２７がそなえられ、各超音波振動子２１は、
それぞれの可変抵抗器２５を介して、高速電力増幅器
［例えば、４０１０（(株)エヌエフ回路設計ブロック
製）］２６が接続され、高速電力増幅器２６にはファン
クションジェネレータ２７が接続されている。

【００１８】これによって、ファンクションジェネレー
タ２７で生成されたサイン波出力が高速電力増幅器２６
で増幅されて可変抵抗器２５を介して各超音波振動子２
１に入力され、各超音波振動子２１がそれぞれ超音波を
発進するようになっている。このとき、可変抵抗器２５
の抵抗値を変えて電力減衰量を調整することにより各超
音波振動子２１の発進強さが調整されて、各チャンバ２
３から出る水量を調整することができるようになってい
る。そして、これを利用して、印刷物の画線率に応じた
水量制御を行なうようにしている。

【００１９】ところで、チャンバ２３には栓２３ａをさ
れた水柱２３ｂが立設されている。これは、水滴吐出に
伴ってチャンバ２３に気泡が入るとそこで振動のエネル
ギが吸収されてしまって水滴吐出の速度が低下するの
で、気泡を水柱２３ｂの方に逃がし速度低下を防止する
ためである。また、栓２３ａをしたのは、吐出穴２４の
穴径を大きくした場合に、吐出穴２４から水が漏出して
しまわないようにするためである。つまり、吐出穴２４
の穴径が小さいと、水を振動させなければ水の表面張力
によって吐出穴２４から水が漏出することはないが、吐
出穴２４の穴径を大きいと、水を振動させないで吐出穴
２４から水を吐出させないようにしても、吐出穴２４か
ら水が漏出してしまう。これに対して、水柱２３ｂに栓
２３ａをして、吐出穴２４を除いてチャンバ２３内を密
閉すると、吐出穴２４からの水の漏出を防止することが
できるためである。

【００２０】本発明の第１実施形態としての印刷機の湿
し装置は、上述のように構成されているので、超音波振
動子２１を振動させ超音波を発進すると、ホーン２２の
中央部が振動のない節になるが、ホーン２２の先端は振
動の激しい腹になり、振動は殆どチャンバ２３に伝わら
ずにホーン２２の先端部の腹の部分に伝えられる。この
ため、この腹の部分に設けられた多数の吐出穴２４から
高いエネルギ変換効率で水滴が吐出する。

【００２１】そして、可変抵抗器２５の抵抗値をそれぞ
れ変えて電力減衰量を調整することにより、各超音波振
動子２１の発進強さを調整して、各チャンバ２３から出
る水量を調整することができ、印刷物の画線率に応じた
水量制御を行なうことができる。しかも、装置構成が簡
単なうえ、高いエネルギ変換効率が得られるため、装置
のコンパクト化、低コスト化、ノンスキル化も可能であ
る。

【００２２】特に、この実施形態では、ホーン２２を角
柱状（横断面形状を矩形）にしており、ホーン２２の端
がチャンバ２３側壁に接触するようになっているが、こ
れは、かかる構成によって、ホーン２２から水に伝えら
れた振動のエネルギの吐出穴２４方向以外に逃げる成分
が各吐出穴２４の位置で同一となり、各吐出穴２４から
振動で押し出される水量が同一になるものとの考えに基
づいている。

【００２３】これについて、吐出穴２４方向の端がチャ
ンバ２３に接する角柱状のステンレス製ホーン２２を用
い吐出水量分布にかかる検証実験を行なった。なお、吐
出穴２４は０.５ｍｍ厚ステンレス板に０.２ｍｍの穴を
直線状に１ｍｍ間隔で空けたものを用いた。また、超音
波振動子２１,ファンクションジェネレータ２６,高速電
力増幅器２７は上記のものを用いた。

【００２４】そして、まず、ホーン２２先端と吐出穴２
４との距離を５ｍｍに設定したときには水滴吐出は起こ
るものの水量が少なかったので、この間隔を２ｍｍに狭
めたところ激しく水滴が吐出するようになった。このと
きの水量分布を図３に示す。これは、吐出穴の並び方向
に５ｍｍの長さのアパーチャを持つプラスティック板を
吐出穴から５ｍｍぐらいのところに設置し、通過してき
た水滴を３分間集めて秤量し、１分当たりの換算したも
のである。このプラスティック板を５ｍｍづつ吐出穴２
４の並び方向に移動させることによって、４０ｍｍ幅の
吐出水量分布を求めたものである。

【００２５】検証実験の結果は、図３に示すように、測
定位置（吐出穴２４の位置）によらず吐出水量分布が非
常に均一になっていることが分かる。なお、若干水量の
バラツキがあるのは吐出穴２４の径にバラツキがあった
ことによると考えられる。この結果からもわかるよう
に、この実施形態の構成によれば、各吐出穴２４から振
動で押し出される水量が同一になり、印刷物の画線率に
応じた水量制御を精度良く行なうことができる。

【００２６】すなわち、ホーン２２先端部の形状が、二
辺が吐出穴２４の並びに平行な矩形状であることや、ホ
ーン２２における吐出穴２４の並びに平行な方向の端が
チャンバ２３に接触又は接近していることが好ましいこ
とがわかる。また、ホーン２２先端と吐出穴２４との距
離は５ｍｍ以下にすることが好ましいことがわかる。

【００２７】次に、本発明の第２実施形態を説明する
と、図４,図５は本発明の第２実施形態としての印刷機
の湿し装置を示すもので、図４はその水滴吐出ユニット
の構造を示す模式的な図、図５はその水滴吐出ユニット
による水量分布を示す図である。そこで、この湿し装置
にかかる水滴吐出ユニット２０は、第１実施形態のもの
と水滴吐出ユニット３０のホーン３２の形状のみが異な
っている。つまり、この実施例にかかるホーン３２に
は、円柱状（横断面が円形）のものが適用されている。
これ以外は、第１実施形態のものと同様に構成されてい
る。

【００２８】本発明の第２実施形態としての印刷機の湿
し装置は、上述のように構成されているので、第１実施
形態と同様に、超音波振動子２１を振動させ超音波を発
進すると、振動は殆どチャンバ２３に伝わらずにホーン
２２の先端部の腹の部分に伝えられ、この腹の部分のに
設けられた多数の吐出穴２４から高いエネルギ変換効率
で水滴が吐出する。

【００２９】そして、可変抵抗器２５の抵抗値をそれぞ
れ変えて電力減衰量を調整することにより、各超音波振
動子２１の発進強さを調整して、各チャンバ２３から出
る水量を調整することができ、印刷物の画線率に応じた
水量制御を行なうことができる。ところで、この実施形
態では、ホーン３２を円柱状（横断面形状を円形）にし
ており、第１実施形態と同様な条件で、円柱状のステン
レス製ホーン３２を用い吐出水量分布にかかる検証実験
を行なった。

【００３０】この場合も、まず、ホーン２２先端と吐出
穴２４との距離を５ｍｍに設定したときには水滴吐出は
起こるものの水量が少なかったので、この間隔を２ｍｍ
に狭めたところ激しく水滴が吐出するようになった。こ
のときの水量分布を図５に示す。これについても、吐出
穴の並び方向に５ｍｍの長さのアパーチャを持つプラス
ティック板を吐出穴から５ｍｍぐらいのところに設置
し、通過してきた水滴を３分間集めて秤量し、１分当た
りの換算したものである。このプラスティック板を５ｍ
ｍづつ吐出穴２４の並び方向に移動させることによっ
て、４０ｍｍ幅の吐出水量分布を求めたものである。

【００３１】図５から判るように、水量は中央部が大き
く端に近づくにつれて減少している。この原因として、
円柱状のホーン３２の場合、中心部で発生した水の振動
は殆どが吐出穴２４の方に伝わるのに対し、ホーン３２
外周に近いところの振動のエネルギは吐出穴２４の方向
以外の横方向に逃げる成分が大きくなるためと考えられ
る。吐出穴２４の並びのうち、端近くになると吐出穴２
４に達する振動のエネルギが大幅に低下し、その分吐出
水量が低下したものと考えられる。

【００３２】これに対しては、例えば水滴吐出ユニット
２０を上下２段に千鳥配置して、例えば上段の水滴吐出
ユニット２０の吐出水量の少ない部分に下段の水滴吐出
ユニット２０の吐出水量の多い部分を配置し、上段の水
滴吐出ユニット２０の吐出水量の多い部分に下段の水滴
吐出ユニット２０の吐出水量の少ない部分を配置するな
どの工夫や、例えば上段の水滴吐出ユニット２０の吐出
水量の少ない部分を補充するように下段の水滴吐出ユニ
ット２０の吐出水量を設定するなどの工夫によって、吐
出水量が均一になるようにすることができ、十分に対応
しうるものと考えられる。

【００３３】いずれにしても、このように、ホーンの断
面形状によって、各吐出穴２４からの吐出水量分布の特
性が変化するので、この特性を考慮して各水滴吐出ユニ
ット２０から所望の吐出水量分布で水が吐出されるよう
に、ホーンの断面形状を設定することが好ましい。な
お、超音波振動子の出力にかなりの余裕がある場合、図
２に示すように、一組のファンクションジェネレータと
高速電力増幅器の組み合わせでいくつもの超音波振動子
を駆動することが可能であるが、必要に応じて、ファン
クションジェネレータや高速電力増幅器を複数設けるこ
とも考えられる。

【００３４】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。例えば、上記実験のように、チャンバ２３本
体に５ｍｍ厚の塩化ビニール製のものを用いたが、この
場合、そのまま直線状に並べたのでは、チャンバ２３の
厚みによってチャンバ２３の境の部分は水滴が吐出され
なくなる。この場合には、チャンバ２３を千鳥状に配置
すれば水滴吐出がない領域をなくすことができる。

【００３５】また、チャンバ２３本体を非常に薄い板で
作れば直線状に並べても水滴吐出がない領域を無視でき
る程度に小さくすることは可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、記載の本発明の印
刷機の湿し装置によれば、水膜均一性を容易に大幅向上
させることが可能となり、しかも装置構成が簡単なの
で、装置のコンパクト化、低コスト化、ノンスキル化も
可能となる。また、該超音波振動子を駆動する駆動電源
と該超音波振動子との間に、可変抵抗器が介装されてい
ることにより、画線率による水量制御も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての印刷機の湿し装
置の水滴吐出ユニットの構造を示す模式的な図である。

【図２】本発明の第１実施形態としての印刷機の湿し装
置の主要部の構成を示す模式的な平面図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる水滴吐出ユニッ
トによる水量分布を示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態としての印刷機の湿し装
置の水滴吐出ユニットの構造を示す模式的な図である。

【図５】本発明の第２実施形態にかかる水滴吐出ユニッ
トによる水量分布を示す図である。

【図６】従来のウォータジェット装置を用いた印刷機の
湿し装置の水滴吐出部の構造を示す模式的な構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 版胴（ローラ） ２ 印刷版 １１ 湿し水タンク １２ 加圧用ポンプ １３ａ 噴射口 １３ ウォータジェットノズル １４ 超音波振動子 １５ 帯電電極 １６ 偏向電極 １７ 超音波発信機 １８ 帯電信号発生器 １９ ガーター ２０，３０ 水滴吐出ユニット ２１ 超音波振動子 ２２，３２ ホーン ２３ チャンバ ２３ａ 栓 ２３ｂ 水柱 ２４ 吐出穴 ２５ 可変抵抗器 ２６ 駆動電源としての高速電力増幅器 ２７ 駆動電源としてのファンクションジェネレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41F 7/30 B41F 7/24 B41J 2/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 版胴に向けて複数併設され該版胴に水滴
   を吐出する水滴吐出ユニットをそなえ、 該水滴吐出ユニットは、 超音波を発進する超音波振動子と、 該超音波振動子に接続されて超音波の半波長に相当する
   長さを有し音波を伝達するホーンと、 該ホーン中央近傍の音波の節に相当する部分に接続され
   るとともに、音波の腹に相当する部分の近傍に複数個の
   吐出穴をそなえ、水を充填されたチャンバとを有し、 該ホーン先端の音波の腹に当たる部分を直接水に接触さ
   せて振動を伝え、該吐出穴から水滴を吐出させることを
   特徴とする、印刷機の湿し装置。
2. 【請求項２】 上記の振動の腹となるホーン先端部と吐
   出穴との距離を５ｍｍ以下にすることを特徴とする、請
   求項１記載の印刷機の湿し装置。
3. 【請求項３】 該ホーン先端部の形状が、二辺が該吐出
   穴の並びに平行な矩形状であることを特徴とする、請求
   項１又は２記載の印刷機の湿し装置。
4. 【請求項４】 該ホーン先端部の形状が、二辺が該吐出
   穴の並びに平行な矩形状であるとともに、該吐出穴の並
   びに平行な方向の端が該チャンバに接触していることを
   特徴とする、請求項１又は２記載の印刷機の湿し装置。
5. 【請求項５】 該超音波振動子を駆動する駆動電源と該
   超音波振動子との間に、可変抵抗器が介装されているこ
   とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の
   印刷機の湿し装置。
6. 【請求項６】 上記の複数の水滴吐出ユニットの各超音
   波振動子を単数の駆動用電源で駆動することを特徴とす
   る、請求項１〜５のいずれかの項に記載の印刷機の湿し
   装置。